KR102350332B1 - 광학 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 측정 장치 및 방법을 제공하며, 베어링 모듈에 모션 모듈이 설치되고, 모션 모듈은 제1 슬라이딩 블록 및 2개의 대칭으로 설치된 제2 슬라이딩 블록을 포함하며, 상기 제1 슬라이딩 블록은 X 방향을 따라 이동할 수 있고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록은 각각 상기 제1 슬라이딩 블록의 일단과 연결되어 상기 제1 슬라이딩 블록이 Y 방향을 따라 이동하도록 구동하며, 광학 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록에 고정되어 상기 기판에 마크된 위치 정보를 획득하고; 모션 위치 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 획득하며; 보정 모듈은 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 포즈 정보를 이용하여 상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보를 보정하여, 제1 슬라이딩 블록 및 제2 슬라이딩 블록이 이동할 때 자세 변화로 인한 영향을 보상함으로써 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보의 정밀도를 향상시키고, 측정 반복성을 향상시킨다.

Description

광학 측정 장치 및 방법{OPTICAL MEASUREMENT APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 광학 측정 기술 분야에 관한 것으로, 특히 광학 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로 제조 공정에서, 하나의 완전한 칩은 일반적으로 다수의 포토에칭을 거쳐야만 완성될 수 있다. 포토에칭은 포토레지스트로 코팅된 기판 상에 노출 현상되어 회로를 형성하며, 포토에칭을 수행한 기판에서 다시 포토에칭을 수행하는데 이를 인그레비빙이라 한다. 포토에칭을 수행할 시, 포토에칭 정밀도에 영향을 미치는 요소는 주요하게 기판과 레티클의 위치 편차, 포토에칭에 의해 형성된 회로의 선폭 및 포토레지스트 자체의 두께 및 인그레이빙 편차가 있다.
현재, 시장에서의 광학 측정 장치는 일반적으로 필름 두께 측정, 위치 측정 및 인그레이빙 편차 측정을 통합한 측정 기기이다. 이러한 광학 측정 기기에는 자유 운동 방향으로 위치 측정 센서(간섭계)가 장착되어 있고, 비자유 운동 방향으로 위치 측정 센서(간섭계)가 구성되어 있지 않으므로 측정 과정에서 이동 테이블의 자세에 임의의 오차가 측정 결과에 도입되어 측정 반복성의 좋지 않은 결과를 초래한다.
본 발명의 목적은, 슬라이딩 블록 이동 과정에서의 자세 변화로 인한 영향을 보상하여 광학 측정의 측정 정밀도 및 반복성을 향상시키는 광학 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적에 달성하고자, 본 발명은,
베어링 플랫폼 및 플랫폼 프레임을 포함하되, 상기 베어링 플랫폼은 마크를 구비한 기판을 베어링하기 위한 것이고, 상기 플랫폼 프레임은 상기 베어링 플랫폼에 대해 대칭으로 설치된 2개의 측벽 및 2개의 상기 측벽을 연결하는 크로스 빔을 포함하며, 상기 크로스 빔에 제1 모션 가이드가 설치되고, 2개의 상기 측벽의 상부 엔드에 제2 모션 가이드가 설치되며, 상기 제1 모션 가이드와 상기 제2 모션 가이드는 동일한 수평면 내에 위치하는 베어링 모듈;
제1 슬라이딩 블록 및 2개의 제2 슬라이딩 블록을 포함하되, 상기 제1 슬라이딩 블록은 상기 제1 모션 가이드에 설치되어 상기 제1 모션 가이드를 따라 X 방향에서 이동될 수 있고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록은 각각 2개의 상기 제2 모션 가이드에 설치되어 상기 제2 모션 가이드를 따라 Y 방향에서 이동될 수 있으며, 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록은 X 방향을 따라 배치되고, X 방향은 Y 방향에 수직되는 모션 모듈;
상기 기판에 마크된 위치 정보를 획득하도록, 상기 제1 슬라이딩 블록에 고정되어 상기 제1 슬라이딩 블록에 따라 이동되는 광학 측정 모듈;
상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 획득하기 위한 모션 위치 측정 모듈;
상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 포즈 정보를 이용하여 상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보를 보정하는 보정 모듈을 포함하는 광학 측정 장치를 제공한다.
선택 가능하게, 상기 모션 위치 측정 모듈은 제1 간섭계 측정 유닛 및 2개의 제2 간섭계 측정 유닛을 포함하되, 상기 제1 간섭계 측정 유닛은, 제1 슬라이딩 블록의 이동 방향을 따라 복수의 제1 측정 빔을 상기 제1 슬라이딩 블록으로 방출하기 위해 상기 제1 슬라이딩 블록의 이동 방향으로 설치되고, 상기 제1 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 측정하며, 2개의 상기 제2 간섭계 측정 유닛은, 제2 슬라이딩 블록의 이동 방향을 따라 복수의 제2 측정 빔을 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록으로 방출하기 위해 각각 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록의 이동 방향으로 설치되고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 측정한다.
선택 가능하게, 상기 제1 간섭계 측정 유닛은 적어도 하나의 상기 제2 슬라이딩 블록에 설치되어, 서로 평행되는 3개의 제1 측정 빔을 방출하고, 상기 광학 측정 장치는 상기 제1 슬라이딩 블록에 설치된 상기 3개의 제1 측정 빔에 대응되는 제1 반사 소자를 더 포함하되, 3개의 상기 제1 측정 빔은 각각 제1 빔(S1), 제2 빔(S2) 및 제3 빔(S3)이고, 상기 제1 빔(S1) 및 상기 제2 빔(S2)에 대응되는 제1 반사 소자의 반사면은, 상기 제1 슬라이딩 블록의 X 방향을 따른 변위 및 Z 방향을 중심으로 한 회전을 측정하기 위해 동일한 Y축에 위치하며, 상기 제3 빔(S3)은, 상기 제1 슬라이딩 블록의 Y 방향을 중심으로 한 경사를 측정하기 위해 상기 제1 빔(S1) 또는 상기 제2 빔(S2)에 대응되는 제1 반사 소자의 반사면과 동일한 Z축에 위치하되, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향과 모두 수직된다.
선택 가능하게, 2개의 상기 제2 간섭계 측정 유닛은 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록과 각각 정렬되며, 서로 평행되는 2개의 상기 제2 측정 빔을 각각 방출하고, 상기 광학 측정 장치는 상기 제2 슬라이딩 블록에 설치되고 2개의 상기 제2 측정 빔에 대응되는 제2 반사 소자를 더 포함하되, 2개의 상기 제2 측정 빔은 각각 제4 빔(S4) 및 제5 빔(S5)이고, 2개의 상기 제4 빔(S4) 및 2개의 상기 제5 빔(S5)에 대응되는 제2 반사 소자의 반사면은, 상기 제2 슬라이딩 블록의 Y 방향을 따른 변위 및 Z 방향을 중심으로 한 회전을 측정하기 위해 동일한 X축에 위치하며, 각각의 상기 제2 간섭계 측정 유닛에 의해 방출된 상기 제4 빔(S4) 및 상기 제5 빔(S5)에 대응되는 제2 반사 소자의 반사면은, 상기 제2 슬라이딩 블록의 X 방향을 중심으로 한 경사를 측정하기 위해 모두 동일한 Z축에 위치하되, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향과 모두 수직된다.
선택 가능하게, 상기 광학 측정 모듈은, 상기 기판의 마크가 상기 위치 정밀 측정 유닛의 측정 시야 내에 위치하도록 상기 기판과 상기 베어링 모듈의 편차를 측정하는 위치 대략 측정 유닛; 상기 기판의 지정된 마크 사이의 위치 편차를 측정하기 위한 위치 정밀 측정 유닛; 및 상기 기판의 상면까지의 높이를 측정하기 위한 높이 측정 유닛을 포함한다.
선택 가능하게, 상기 광학 측정 장치는,
상기 광학 측정 모듈과 상기 기판의 상면 사이의 거리를 조정하기 위한 높이 조정 모듈을 더 포함한다.
선택 가능하게, 상기 광학 측정 장치는,
상기 베어링 모듈을 안착시키고 상기 플랫폼 프레임을 고정하기 위한 지지 베이스를 더 포함하되, 상기 지지 베이스 아래에 댐핑 모듈이 더 설치된다.
선택 가능하게, 상기 광학 측정 장치는,
내부에 전체 기계 보호 프레임, 상기 지지 베이스, 베어링 모듈, 모션 모듈, 광학 측정 모듈, 모션 위치 측정 모듈 및 보정 모듈이 모두 위치하는 전체 기계 보호 프레임;
상기 전체 기계 보호 프레임 내의 온도를 설정 범위 내에 있도록 하는 전체 기계 공기욕 항온 제어 모듈을 더 포함한다.
본 발명은 상기 광학 측정 장치를 이용한 광학 측정 방법을 더 제공하며, 상기 방법은,
베어링 모듈에 측정 마크를 구비한 기판을 제공하는 단계;
상기 측정 마크가 광학 측정 모듈의 측정 시야 내에 위치하도록 제1 슬라이딩 블록 및/또는 제2 슬라이딩 블록을 이동시키는 단계;
상기 광학 측정 모듈은 상기 측정 마크의 위치 정보를 획득하고, 모션 위치 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 동기적으로 획득하는 단계;
보정 모듈이 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 포즈 정보에 따라 상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보를 보정하는 단계를 포함한다
선택 가능하게, 상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 상기 위치 정보는, 측정 마크의 정밀 정렬 위치 정보(Xi_m, Yi_m)를 포함하고, 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 상기 제1 슬라이딩 블록의 포즈 정보는, 상기 제1 슬라이딩 블록의 X 방향을 따른 변위 Dli, Z 방향을 중심으로 한 회전 Rzxi 및 Y 방향을 중심으로 한 경사 Ryxi를 포함하며, 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보는, 상기 제2 슬라이딩 블록의 Y 방향을 따른 변위 D2i, Z 방향을 중심으로 한 회전 Rzyi 및 X 방향을 중심으로 한 경사 Rxyi를 포함하고, 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보에 따라 하기와 같은 공식을 이용하여 상기 측정 마크의 위치 정보를 보정함으로써 보정 후의 위치 정보(Xi_f, Yi_f)를 얻되,
Figure 112020033230018-pat00001
상기 공식에서, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향과 모두 수직되고, i는 상기 측정 마크의 라벨이며, A는 X 방향의 평행 이동 보정 계수이고, B는 X 방향의 회전 보정 계수이며, C는 X 방향의 경사 보정 계수이고, D는 Y 방향의 평행 이동 보정 계수이며, E는 Y 방향의 회전 보정 계수이고, F는 Y 방향의 경사 보정 계수이다.
선택 가능하게, 상기 기판의 복수의 상기 측정 마크의 위치 정보를 측정하여 보정하고, 하기와 같은 공식에 따라 임의의 2개의 상기 측정 마크 사이의 위치 편차 Djk를 얻되,
Figure 112020033230018-pat00002
상기 공식에서, (Xj_f, Yj_f), (Xk_f, Yk_f)는 각각 2개의 상기 측정 마크(ij, ik)를 보정한 후의 위치 정보이고, (Xj, Yj) 및 (Xk, Yk)는 각각 기판에서 2개의 상기 측정 마크(ij, ik)의 공칭 위치 정보이다.
선택 가능하게, 상기 기판에 n개의 레지스터 마크가 더 설치되되, n은 1보다 크거나 같은 정수이고, 상기 광학 측정 모듈은, 위치 대략 측정 유닛, 위치 정밀 측정 유닛 및 높이 측정 유닛을 포함하며, 상기 측정 마크에 대해 측정하기 이전에, 상기 광학 측정 방법은,
상기 레지스터 마크가 상기 위치 대략 측정 유닛 하부에 위치하도록 상기 제1 슬라이딩 블록 및/또는 상기 제2 슬라이딩 블록을 이동시켜, 상기 높이 측정 유닛의 상기 레지스터 마크까지의 높이값을 획득하는 단계;
상기 레지스터 마크가 상기 위치 대략 측정 유닛의 최적 초점면에 위치하도록 상기 높이값에 따라 상기 레지스터 마크로부터 상기 광학 측정 모듈까지의 높이를 조정하는 단계;
상기 위치 대략 측정 유닛이 상기 레지스터 마크의 대략적 정렬 위치 정보를 획득하기 위해 상기 레지스터 마크에 대해 정렬하는 단계;
n개의 상기 레지스터 마크의 정렬이 완료될 때까지, 상기 단계를 반복하여, 각각의 상기 레지스터 마크의 대략적 정렬 위치 정보(Xn_c, Yn_c)를 얻는 단계를 더 포함한다.
선택 가능하게, 각각의 상기 레지스터 마크의 대략적 정렬 위치 정보를 얻은 이후, 하기와 같은 공식에 따라 n개의 상기 대략적 정렬 위치 정보에 대해 피팅하고,
Figure 112020033230018-pat00003
또한, 피팅 결과에 따라 하기와 같은 공식을 이용하여 n개의 상기 레지스터 마크의 정밀 정렬 예상 위치 정보(Xn_e, Yn_e)를 얻되,
Figure 112020033230018-pat00004
상기 식에서, Tx_c 및 Ty_c는 각각 기판의 전체 X 방향 및 Y 방향의 평행 이동을 대략적으로 측정한 것이고; M_c는 기판의 전체 크기 조절 배율을 대략적으로 측정한 것이며; Rz_c는 기판의 전체 회전을 대략적으로 측정한 것이고; Res_xn_c 및 Res_yn_c는 각각 레지스터 마크의 X 방향 및 Y 방향에서의 피팅 위치 잔차를 대략적으로 측정한 것이며; Xn 및 Yn은 각각 기판에서 상기 레지스터 마크의 공칭 위치이다.
선택 가능하게, n개의 상기 레지스터 마크의 정밀 정렬 예상 위치 정보를 얻은 이후, 상기 광학 측정 방법은,
상기 위치 정밀 측정 유닛이 n개의 상기 레지스터 마크의 정밀 정렬 위치 정보(Xn_f, Yn_f)를 순차적으로 획득하는 단계;
하기와 같은 공식에 따라 n개의 상기 정밀 정렬 위치 정보에 대해 피팅하는 단계; 및
Figure 112020033230018-pat00005
피팅 결과에 따라 하기와 같은 공식을 이용하여 상기 측정 마크의 정밀 정렬 예상 위치 정보(Xi_e, Yi_e)를 얻는 단계를 더 포함하되,
Figure 112020033230018-pat00006
상기 식에서, Tx_f 및 Ty_f는 각각 기판의 전체 X 방향 및 Y 방향의 평행 이동을 정밀 측정한 것이고; M_f는 기판의 전체 크기 조절 배율을 정밀 측정한 것이며; Rz_f는 기판의 전체 회전을 정밀 측정한 것이고; Res_xn_f 및 Res_yn_f는 각각 레지스터 마크의 X 방향 및 Y 방향에서의 피팅 위치 잔차를 정밀 측정한 것이며; Xi 및 Yi는 각각 기판에서 상기 측정 마크(i)의 공칭 위치이다.
선택 가능하게, 상기 위치 정밀 측정 유닛을 측정하기 이전에, 상기 레지스터 마크 또는 상기 측정 마크가 상기 위치 정밀 측정 유닛의 최적 초점면에 위치하도록, 상기 레지스터 마크 또는 상기 측정 마크로부터 상기 광학 측정 모듈까지의 높이를 조정한다.
본 발명에서 제공된 광학 측정 장치 및 방법에서, 베어링 모듈에 모션 모듈이 설치되고, 모션 모듈은 제1 슬라이딩 블록 및 2개의 대칭으로 설치된 제2 슬라이딩 블록을 포함하며, 상기 제1 슬라이딩 블록은 X 방향을 따라 이동할 수 있고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록은 각각 상기 제1 슬라이딩 블록의 일단과 연결되어 상기 제1 슬라이딩 블록이 Y 방향을 따라 이동하도록 구동하며, 광학 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록에 고정되어 상기 기판에 마크된 위치 정보를 획득하고; 모션 위치 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 획득하며; 보정 모듈은 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 포즈 정보를 이용하여 상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보를 보정하여, 제1 슬라이딩 블록 및 제2 슬라이딩 블록이 이동할 때 자세 변화로 인한 영향을 보상함으로써 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보의 정밀도를 향상시키고, 측정 반복성을 향상시킨다.
도 1은 본 실시예에서 제공된 광학 측정 장치의 XZ 평면에서의 단면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시예에서 제공된 광학 측정 장치의 XY 평면에서의 평면도이다.
도 3은 본 실시예에서 제공된 광학 측정 모듈에 의해 방출된 측정 빔의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시예에서 제공된 제1 측정 빔의 광 경로를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시예에서 제공된 제2 측정 빔의 광 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 실시예에서 제공된 위치, 회전 및 경사 파라미터를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 실시예에서 제공된 기판에서 레지스터 마크 및 측정 마크의 분포도이다.
도 8은 본 실시예에서 제공된 2개의 측정 마크 사이의 총 피치(total pitch)를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 실시예에서 제공된 광학 측정 방법의 흐름도이다.
아래에 도면을 결부하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해 보다 상세하게 설명한다. 아래 설명과 청구보호 범위에 따라, 본 발명의 이점 및 특징은 보다 명확해질 것이다. 도면은 매우 간소화한 형태를 사용하고 비정밀적인 비율을 사용하여, 단지 본 발명의 실시예의 목적을 간편하고 명확하게 보조 설명하기 위한 것임을 설명해야 할 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1의 시야에서, 수평 좌우 방향을 X 방향으로 하고, 종이면과 수직된 수평 방향을 Y 방향으로 하며, 수직 상방향을 Z 방향으로 하여 XYZ 3차원 좌표계를 구축하며, 본 실시예에서 제공된 광학 측정 장치는,
보호 및 보온 기능을 제공하는 전체 기계 보호 프레임(100)을 포함하되, 상기 전체 기계 보호 프레임(100) 내에는 온도 측정 유닛 및 온도 제어 공기욕 유닛을 포함하는 전체 기계 공기욕 항온 제어 모듈이 설치되어, 전체 기계 내부 환경의 안정을 보장하는데, 구체적으로 전체 기계 보호 프레임(100) 내의 온도를 설정 범위 내에 있도록 보장하는 것일 수 있으며, 상기 설정 범위는 예를 들어 23 섭씨도 내지 26 섭씨도이다.
상기 전체 기계 보호 프레임(100) 내에는 지지 베이스(800), 베어링 모듈, 플랫폼 프레임이 설치되되,
상기 지지 베이스(800)는 예를 들어 사각형의 대리석 테이블이고, 전체 광학 측정 장치의 지지 장치로 사용되어, 측정 과정에서의 이동 충격량을 약화시키며, 상기 지지 베이스(800) 하부에 측정 과정에서 진동 제거 작용을 하는 댐핑 모듈(900)을 더 설치할 수 있다.
상기 베어링 모듈은 지지 베이스(800) 상부의 중심에 설치되며, 베어링 플랫폼(300) 및 플랫폼 프레임을 포함하고, 상기 베어링 플랫폼(300)은 기판(310)을 베어링하고 흡착하기 위한 것이며, 상기 기판(310)을 냉각시키고 상기 기판(310)의 온도가 일정하도록 보장하기 위한 기판 항온 냉각 모듈을 구비할 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기판(310)은 유리판 또는 금속판일 수 있으며, 실리콘 또는 사파이어와 같은 반도체 기판일 수도 있고, 상기 기판(310)의 네 주변에는 기판(310)의 정렬을 구현하기 위한 레지스터 마크(a)가 설치되며, 본 실시예에서 상기 기판(310)의 네 각에 각각 하나의 레지스터 마크(a)씩 총 4개의 레지스터 마크(a)가 분포된다. 상기 기판(310)에 주기적으로 분포되는 측정 마크(i)가 더 설치되며, 임의의 2개의 측정 마크(i) 사이의 거리를 “총 피치(total pitch)”라 칭하고, 구체적으로 도 8에 도시된 바와 같다. 이해할 수 있는 것은, 상기 기판(310)의 측정 마크(i)의 위치는 기판의 디자인 단계에서 이미 결정되었으며, 즉 임의의 2개의 상기 측정 마크(i) 사이의 거리는 이미 디자인되었으나(즉 각각의 상기 측정 마크(i)는 공칭 위치를 구비함), 실제적으로 상기 측정 마크(i)를 형성할 경우, 각각의 상기 측정 마크(i)는 이의 공칭 위치에 있지 않고 이의 공칭 위치와 위치 편차를 구비할 수 있다.
상기 플랫폼 프레임은 2개의 Y 방향으로 연장되는 측벽(700)을 포함하고, 2개의 상기 측벽(700)은 대칭으로 설치되며, 상기 플랫폼 프레임은 2개의 상기 측벽(700)을 연결하는 크로스 빔을 더 포함하고, 상기 측벽(700)의 상부 엔드에는 제2 모션 가이드(410)가 설치되며, 상기 크로스 빔에는 제1 모션 가이드(420)가 설치되고, 상기 제1 모션 가이드(420)와 상기 제2 모션 가이드(410)는 동일한 수평면 내에 위치한다.
모션 모듈(200)은 상기 플랫폼 프레임에 설치되고 상기 기판(310) 상부에 걸려있으며, 구체적으로, 상기 모션 모듈(200)은 제1 슬라이딩 블록(210) 및 2개의 대칭으로 설치되는 제2 슬라이딩 블록(220)을 포함하고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록(220)은 각각 2개의 상기 측벽(700)의 상기 제2 모션 가이드(410)에 설치되어, 상기 제2 모션 가이드(410)를 통해 함께 Y 방향으로 이동할 수 있다. 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록(220) 사이는 상기 크로스 빔을 통해 연결되고, 상기 크로스 빔에 제1 모션 가이드(420)가 설치되며, 상기 제1 슬라이딩 블록(210)은 상기 제1 모션 가이드(420)에 설치되어, 상기 제1 모션 가이드(420)를 통해 X 방향으로 이동할 수 있고, 이렇게, 상기 제1 슬라이딩 블록(210) 및 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록(220)은 임의의 시각에서 모두 X축에 평행되는 동일한 직선에 배치되며, 즉 슬라이딩 블록(210, 220)의 중심점 연결선은 X축에 평행되고, 고정적인 Z 방향과 대향되는 위치를 가지며, 상기 제1 슬라이딩 블록(210)은 X 방향 및 Y 방향의 자유도를 갖는다.
상기 제1 슬라이딩 블록(210)에 광학 측정 모듈(500)이 고정되고, 이해할 수 있는 것은, 상기 광학 측정 모듈(500)은 상기 제1 슬라이딩 블록(210)을 따라 이동할 수 있으며, 상기 기판(310)에 표기(레지스터 마크(a) 및/또는 측정 마크(i))된 위치 정보를 측정하고 획득한다. 상기 광학 측정 모듈(500)은 위치 대략 측정 유닛(510), 위치 정밀 측정 유닛(511) 및 높이 측정 유닛(512)을 포함하고, 상기 측정 유닛을 하나의 광학 측정 모듈(500)로 결합하며, 상기 광학 측정 모듈(500)이 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 구동 하에서 X 방향 또는 Y 방향을 따라 이동할 경우, 상기 복수의 측정 유닛의 임의의 조합을 선택하여 측정할 수 있고, 각자 독립적으로 측정할 수도 있다. 상기 기판(310)상의 마크의 데이터를 측정할 경우, 상기 측정 유닛은 동시에 동일한 위치(동시에 기판의 동일한 측정 포인트를 측정할 수 있음)에 대응될 수 있으며, 따라서 분석하는데 보다 유리하고, 특히 상기 기판(310)의 그래픽의 특징 크기를 분석하는데 유리하다. 더 나아가, 상기 위치 대략 측정 유닛(510)은 상기 베어링 플랫폼(300)에 대한 상기 기판(310)의 편차를 측정하기 위한 것이고, 상기 기판(310)의 마크가 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)의 측정 시야 내에 위치하도록 보장하며; 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)의 측정 정밀도는 상기 위치 대략 측정 유닛(510)의 측정 정밀도보다 더 높고, 상기 기판(310)의 지정 마크 사이의 위치 편차를 측정하기 위한 것이며, 물론, 이는 상기 기판(310)의 포토레지스트 회로, 특징 크기의 선폭 및 인그레이빙 편차를 측정할 수도 있고; 상기 높이 측정 유닛(512)은 상기 기판(310) 상면까지의 높이를 측정하기 위한 것이다.
선택 가능하게, 상기 광학 측정 모듈(500)에 높이 조정 모듈이 설치되며, 즉 상기 광학 측정 모듈(500) 일측에 수직 방향 운동 메커니즘 제어기가 장착되고, 상기 높이 조정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록(210)에 대한 상기 광학 측정 모듈(500)의 Z 방향에서의 이동을 제어할 수 있으며, 이렇게 기판(310)에 대한 광학 측정 모듈(500)의 높이를 조정한다.
나아가, 계속하여 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 광학 측정 장치는 상기 제1 슬라이딩 블록(210) 및 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 포즈 정보를 획득하기 위한 모션 위치 측정 모듈을 더 포함한다. 구체적으로, 상기 모션 위치 측정 모듈은 제1 간섭계 측정 유닛 및 2개의 제2 간섭계 측정 유닛을 포함하고, 상기 제1 간섭계 측정 유닛은 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 포즈 정보를 측정하기 위한 것이며, 2개의 상기 제2 간섭계 측정 유닛은 각각 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 포즈 정보를 측정하기 위한 것이고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록(220)이 2개의 측벽(700)에 대칭으로 설치되므로, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 X 방향에서의 위치는 시종일관 변하지 않고, Y 방향에서의 위치는 시종일관 동일하며, X 방향을 고려하지 않을 경우, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 포즈가 거의 동일하다고 간주할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 간섭계 측정 유닛은 각각 제1 X 방향 간섭계(620), 제2 X 방향 간섭계(621) 및 제3 X 방향 간섭계(622)인 3개의 X 방향 간섭계를 포함하고, 3개의 X 방향 간섭계는 상기 제1 슬라이딩 블록(210)이 이동하는 방향을 따라 설치될 수 있으며, 본 실시예에서는 3개의 X 방향 간섭계가 하나의 제2 슬라이딩 블록(220)에 설치되어, 각각의 상기 X 방향 간섭계에 의해 방출된 제1 측정 빔이 상기 제1 슬라이딩 블록(210)으로 조사될 수 있도록 하며, 이해할 수 있는 것은, 각각의 상기 X 방향 간섭계에 의해 방출된 제1 측정 빔이 정렬된 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 위치에 반사경이 설치되어, 상기 제1 측정 빔을 반사하며, 즉 각각의 상기 X 방향 간섭계에 의해 방출된 제1 측정 빔에 대응되는 반사경은 상기 제1 측정 빔의 반사면을 구성한다. 나아가, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 X 방향 간섭계(620)와 상기 제2 X 방향 간섭계(621)(도 3 및 도 4에 표기되지 않으며, 도 1 및 도 2를 상응 참조할 수 있음)는 Y 방향을 따라 설치되고, 상기 제1 X 방향 간섭계(620)와 상기 제3 X 방향 간섭계(622)(도 3 및 도 4에 표기되지 않으며, 도 1 및 도 2를 상응 참조할 수 있음)는 Z 방향을 따라 설치되며, 즉 상기 제1 X 방향 간섭계(620)와 상기 제2 X 방향 간섭계(621)의 X 방향 및 Z 방향에서의 위치는 동일하고, 상기 제1 X 방향 간섭계(620)와 상기 제3 X 방향 간섭계(622)의 Y 방향 및 X 방향에서의 위치는 동일하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 X 방향 간섭계(620), 제2 X 방향 간섭계(621) 및 제3 X 방향 간섭계(622)는 각각 제1 빔(S1), 제2 빔(S2) 및 제3 빔(S3)인 3개의 제1 측정 빔을 방출하며, 상기 제1 빔(S1) 및 상기 제2 빔(S2)은 X 방향을 따라 전송되고, 상기 제1 빔(S1) 및 상기 제2 빔(S2)에 대응되는 반사경은 동일한 Y축에 설치되며 동일한 X 방향 및 Z 방향 위치를 갖도록 설치되어, 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 X 방향을 따른 변위 Dli 및 Z 방향을 중심으로 한 회전 Rzxi를 측정하고, 본 발명의 실시예에서, 상기 제3 빔(S3)과 상기 제1 빔(S1)은 X 방향을 따라 전송되며, 상기 제3 빔(S3)과 상기 제1 빔(S1)에 대응되는 반사경은 동일한 Z축에 설치되며 동일한 X 방향 및 Y 방향 위치를 갖도록 설치되어, 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 Y 방향을 중심으로 한 경사 Ryxi를 측정한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제3 빔(S3)과 상기 제2 빔(S2)의 반사면은 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 Y 방향을 중심으로 한 경사 Ryxi를 측정하기 위해 동일한 XZ 평면 내에 있을 수 있다.
본 실시예에서, 2개의 상기 제2 간섭계 측정 유닛은 각각 제1 Y 방향 간섭계(610), 제2 Y 방향 간섭계(611), 제1 Y 방향 간섭계(610’) 및 제2 Y 방향 간섭계(611’)인 2개의 Y 방향 간섭계를 포함하고, 4개의 Y 방향 간섭계는 각각 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 이동 방향을 따라 설치될 수 있으며, 본 실시예에서 4개의 Y 방향 간섭계는 각각 2개의 상기 측벽(700)의 말단에 설치되어 각각의 상기 Y 방향 간섭계에 의해 방출된 제2 측정 빔이 상기 제2 슬라이딩 블록(220)에 조사될 수 있도록 하고, 이해할 수 있는 것은, 각각의 상기 Y 방향 간섭계에 의해 방출된 제2 측정 빔이 정렬된 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 위치에 반사경이 설치되어, 상기 제2 측정 빔을 반사한다. 나아가, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 Y 방향 간섭계(610) 및 제2 Y 방향 간섭계(611)는 Y 방향을 따라 설치되고, 상기 제1 Y 방향 간섭계(610’) 및 제2 Y 방향 간섭계(611’)는 Y 방향을 따라 설치되며, 즉 상기 제1 Y 방향 간섭계(610) 및 제2 Y 방향 간섭계(611)의 X 방향 및 Z 방향에서의 위치는 동일하고, 상기 제1 Y 방향 간섭계(610’) 및 제2 Y 방향 간섭계(611’)의 X 방향 및 Z 방향에서의 위치도 동일하다. 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 Y 방향 간섭계(610), 제2 Y 방향 간섭계(611), 제1 Y 방향 간섭계(610’) 및 제2 Y 방향 간섭계(611’)는 각각 제4 빔(S4), 제5 빔(S5), 제4 빔(S4’), 제5 빔(S5’)인 4개의 제2 측정 빔을 방출하며, 상기 제4 빔(S4) 및 제4 빔(S4’)은 Y 방향을 따라 전송되고, 상기 제4 빔(S4) 및 제4 빔(S4’)에 대응되는 반사경은 동일한 X축에 설치되며 동일한 Y 방향 및 Z 방향 위치를 갖도록 설치되고, 상기 제5 빔(S5) 및 상기 제5 빔(S5’)은 Y 방향을 따라 전송되며, 상기 제5 빔(S5) 및 상기 제5 빔(S5’)에 대응되는 반사경은 동일한 X축에 설치되고 동일한 Y 방향 및 Z 방향 위치를 갖도록 설치되어, 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 Y 방향을 따른 변위 D2i 및 Z 방향을 중심으로 한 회전 Rzyi을 측정하며, 상기 제4 빔(S4) 및 제5 빔(S5)에 대응되는 반사경은 동일한 Z축에 설치되고, 상기 제4 빔(S4’) 및 상기 제5 빔(S5’)에 대응되는 반사경은 동일한 Z축에 설치되어, 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 X 방향을 중심으로 한 경사 Rxyi (두 그룹의 빔의 측정 결과에 대한 평균값을 취함)를 측정한다.
종합해보면, 모션 위치 측정 모듈을 통해 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 포즈 정보(Dli, Rzxi, Ryxi) 및 제2 슬라이딩 블록(220)의 포즈 정보(D2i, Rzyi, Rxyi)를 획득할 수 있고, 이밖에 본 실시예에서 제공된 광학 측정 장치는 보정 모듈을 더 포함하며, 상기 보정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록(210) 및 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 포즈 정보를 이용하여 상기 광학 측정 모듈(500)에 의해 획득한 위치 정보를 보정하고, 즉 제1 슬라이딩 블록(210) 및 제2 슬라이딩 블록(220)의 이동 시 자세 변화로 인한 영향을 보상할 수 있어 광학 측정 모듈(500)에 의해 획득한 위치 정보의 정밀도를 향상시키고, 측정의 반복성을 향상시킨다.
이에 기반하여, 도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예는 상기 광학 측정 장치를 이용한 광학 측정 방법을 더 제공하며, 하기와 같은 단계를 포함한다.
우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 레지스터 마크(a) 및 측정 마크(i)가 있는 기판(310)을 베어링 플랫폼(300)에 제공하며, 상기 레지스터 마크(a)는 예를 들어 n(n ≥ 1)개 있고, 본 실시예에서 n = 4이며, 상기 측정 마크(i)는 상기 기판(310)에 주기적으로 분포되고, 각각의 상기 측정 마크(i)의 공칭 위치는 이미 주어졌으며, 임의의 2개의 상기 측정 마크(i) 사이의 “총 피치”는 이미 주어지고, 구체적으로 도 8을 참조한다.
상기 제1 슬라이딩 블록(210)은 X 방향을 따라 이동되고 및/또는 제2 슬라이딩 블록(220)은 Y 방향을 따라 이동되어, 임의의 레지스터 마크(a)가 상기 광학 측정 모듈(500)의 위치 대략 측정 유닛(510) 하부에 위치하도록 하며, 이 경우, 상기 높이 측정 유닛(512)은 상기 레지스터 마크(a)까지의 높이값(Zn)을 측정하고, 다음 상기 레지스터 마크(a)가 상기 위치 대략 측정 유닛(510)의 최적 초점면에 위치할 시 대응되는 높이 편차(dZn)(dZn = Zn-Z1bf이되, Z1bf는 최적 초점면으로부터 높이값임)를 연산하며, 다음 상기 높이 조정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 Z 방향에서의 높이(dZn)를 조정하여, 상기 레지스터 마크(a)가 상기 위치 대략 측정 유닛(510)의 최적 초점면에 위치하도록 하며, 다음 상기 위치 대략 측정 유닛(510)은 레지스터 마크 정렬을 수행하여 상기 레지스터 마크(a)의 대략적 정렬 위치를 얻고, n개의 상기 레지스터 마크(a)의 정렬이 완료될 때까지 상기 단계를 반복하여 각각의 상기 레지스터 마크(a)의 대략적 정렬 위치 정보(Xn_c, Yn_c)를 얻는다.
이어서, n개의 상기 레지스터 마크(a)의 대략적 정렬 위치 정보(Xn_c, Yn_c)를 하기와 같은 공식에 따라 피팅하여 연산한다.
Figure 112020033230018-pat00007
피팅 연산을 이용하여 공식 (1) 및 공식(2)에서의 파라미터 Tx_c, Ty_c, M_c, Rz_c, Res_xn_c 및 Res_yn_c를 구할 수 있으며, 여기서 Tx_c, Ty_c는 기판의 전체 X 방향 및 Y 방향의 평행 이동을 대략적으로 측정한 것이고; M_c는 기판의 전체 크기 조절 배율을 대략적으로 측정한 것이며; Rz_c는 기판의 전체 회전을 대략적으로 측정한 것이고; Res_xn_c 및 Res_yn_c는 각각 레지스터 마크의 X 방향 및 Y 방향에서의 피팅 위치 잔차를 대략적으로 측정한 것이며; Xn 및 Yn은 각각 기판에서 상기 레지스터 마크(a)의 공칭 위치이다.
이어서, 구한 파라미터에 따라 하기 공식에 따라 n개의 상기 레지스터 마크(a)의 정밀 정렬 예상 위치 정보(Xn_e, Yn_e)를 얻을 수 있다.
Figure 112020033230018-pat00008
각각의 상기 레지스터 마크(a)의 정밀 정렬 예상 위치 정보를 얻은 이후, 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)은 각각의 상기 레지스터 마크(a)의 정밀 정렬 위치 정보를 측정하기 이전에, 상기 레지스터 마크(a)의 정밀 정렬 예상 위치 정보를 이용하여 상기 레지스터 마크(a)를 찾을 수 있으며, 이렇게 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)은 어느 위치에서 상기 레지스터 마크(a)를 찾을 지 알 수 있다.
나아가, 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)이 n개의 상기 레지스터 마크(a)의 정밀 정렬 위치 정보(Xn_f, Yn_f)를 순차적으로 획득한 다음, 다시 하기 공식에 따라 n개의 상기 레지스터 마크(a)의 정밀 정렬 위치 정보(Xn_f, Yn_f)에 대해 피팅하여 연산한다.
Figure 112020033230018-pat00009
피팅 연산을 이용하여, 공식 (5) 및 공식 (6)에서의 파라미터 Tx_f, Ty_f, M_f, Rz_f, Res_xn_f 및 Res_yn_f를 구할 수 있으며, 여기서 Tx_f, Ty_f는 각각 기판의 전체 X 방향 및 Y 방향의 평행 이동을 정밀 측정한 것이고; M_f는 기판의 전체 크기 조절 배율을 정밀 측정한 것이며; Rz_f는 기판의 전체 회전을 정밀 측정한 것이고; Res_xn_f 및 Res_yn_f는 각각 레지스터 마크의 X 방향 및 Y 방향에서의 피팅 위치 잔차를 정밀 측정한 것이며; Xn 및 Yn은 각각 기판에서 상기 측정 마크(a)의 공칭 위치이다.
이어서, 피팅 결과에 따라 하기 공식을 이용하여 상기 측정 마크(i)의 정밀 정렬 예상 위치 정보(Xi_e, Yi_e)를 얻는다.
Figure 112020033230018-pat00010
(Xi, Yi)는 각각 상기 기판에서 상기 측정 마크(i)의 공칭 위치이고, 각각의 상기 측정 마크(i)의 정밀 정렬 예상 위치 정보를 얻은 이후, 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)은 각각의 상기 측정 마크(i)의 정밀 정렬 위치 정보를 측정하기 이전에, 상기 측정 마크(i)의 정밀 정렬 예상 위치 정보를 이용하여 상기 측정 마크(i)를 찾을 수 있으며, 이렇게 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)은 어느 위치에서 상기 레지스터 마크(i)를 찾을지 알 수 있다.
이해할 수 있는 것은, 상기 위치 대략 측정 유닛(510) 및 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)은 매번 측정하기 이전에, 모두 상기 광학 측정 모듈(500)로부터 상기 레지스터 마크(a) 또는 상기 측정 마크(i)까지의 높이를 조정하여, 상기 레지스터 마크(a) 또는 상기 측정 마크(i)가 상기 위치 대략 측정 유닛(510) 또는 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)의 최적 초점면에 위치하도록 하여야 한다.
나아가, 상기 제1 슬라이딩 블록(210) 및/또는 제2 슬라이딩 블록(220)은 임의의 상기 측정 마크(i)가 광학 측정 모듈(500)의 측정 시야 내에 위치하도록 이동할 수 있으며, 다음 상기 광학 측정 모듈(500)은 상기 측정 마크의 위치 정보를 획득한다. 구체적으로, 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)을 이용하여 상기 측정 마크(i)의 정밀 정렬 위치 정보(Xi_m, Yi_m)를 획득한다. 상기 위치 정밀 측정 유닛(511)은 측정 시, 상기 모션 위치 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록(210) 및 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 포즈 정보(Dli, Rzxi, Ryxi), (D2i, Rzyi, Rxyi)를 동시에 획득한다.
다음, 보정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록(210)의 포즈 정보(Dli, Rzxi, Ryxi) 및 상기 제2 슬라이딩 블록(220)의 포즈 정보(D2i, Rzyi, Rxyi)에 따라 하기 공식을 이용하여 각각의 상기 측정 마크(i)의 위치 정보를 보정함으로써 보정 후의 위치 정보(Xi_f, Yi_f)를 얻는다.
Figure 112020033230018-pat00011
여기서, A는 X 방향의 평행 이동 보정 계수이고, B는 X 방향의 회전 보정 계수이며, C는 X 방향의 경사 보정 계수이고, D는 Y 방향의 평행 이동 보정 계수이며, E는 Y 방향의 회전 보정 계수이고, F는 Y 방향의 경사 보정 계수이며, A, B, C, D, E 및 F는 모두 기준을 정한 주어진 양임을 이해할 수 있을 것이다.
각각의 상기 측정 마크(i)의 보정 후의 위치 정보(Xi_f, Yi_f)는 즉 각각의 상기 측정 마크(i)의 실제 위치 정보이고, 선택 가능하게, 하기 공식에 따라 임의의 2개의 상기 측정 마크(i)(예를 들어, 측정 마크(ij) 및 측정 마크(ik)임) 사이의 위치 편차(총 피치 편차)(Djk)를 얻을 수 있다.
Figure 112020033230018-pat00012
여기서, (Xj_f, Yj_f), (Xk_f, Yk_f)는 각각 2개의 상기 측정 마크(ij, ik)를 보정한 후의 위치 정보이고, (Xj, Yj) 및 (Xk, Yk)는 각각 기판에서 2개의 상기 측정 마크(ij, ik)의 공칭 위치 정보이다.
종합해보면, 본 발명의 실시예에서 제공된 광학 측정 장치 및 방법에서, 베어링 모듈에 모션 모듈이 설치되고, 모션 모듈은 하나의 제1 슬라이딩 블록 및 2개의 대칭으로 설치되는 제2 슬라이딩 블록을 포함하며, 상기 제1 슬라이딩 블록은 X 방향을 따라 이동할 수 있고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록은 각각 상기 제1 슬라이딩 블록의 일단과 연결되어 상기 제1 슬라이딩 블록이 Y 방향을 따라 이동하도록 구동하며, 광학 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록에 고정되어 상기 기판에 마크된 위치 정보를 획득하고; 모션 위치 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 획득하며; 보정 모듈은 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 포즈 정보를 이용하여 상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보를 보정하여, 제1 슬라이딩 블록 및 제2 슬라이딩 블록이 이동할 때 자세 변화로 인한 영향을 보상함으로써 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보의 정밀도를 향상시키고, 측정 반복성을 향상시킨다.
이상 서술은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐, 본 발명을 임의로 한정하려는 것이 아니다. 임의의 해당 기술 분야의 기술자가, 본 발명의 기술적 해결수단의 범위를 벗어나지 않고, 본 발명에 공개된 기술적 해결수단 및 기술 내용에 대해 수행한 어떠한 형태의 균등 대체 또는 수정 등 변동은 모두 본 발명의 기술적 해결수단의 내용을 벗어나지 않으며, 여전히 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.
100: 전체 기계 보호 프레임 200: 모션 모듈
210: 제1 슬라이딩 블록 220: 제2 슬라이딩 블록
300: 베어링 플랫폼 310: 기판
410: 제2 모션 가이드 420: 제1 모션 가이드
500: 광학 측정 모듈 510: 위치 대략 측정 유닛
511: 위치 정밀 측정 유닛 512: 높이 측정 유닛
610: 제1 Y 방향 간섭계 610’: 제1 Y 방향 간섭계
611: 제2 Y 방향 간섭계 611’: 제2 Y 방향 간섭계
620: 제1 X 방향 간섭계 621: 제2 X 방향 간섭계
622: 제3 X 방향 간섭계 700: 측벽
800: 지지 베이스 900: 댐핑 모듈
S1: 제1 빔 S2: 제2 빔
S3: 제3 빔 S4: 제4 빔
S4’: 제4 빔 S5: 제5 빔
S5’: 제5 빔 a: 레지스터 마크
i: 측정 마크

Claims (15)

  1. 광학 측정 장치로서,
    베어링 플랫폼 및 플랫폼 프레임을 포함하되, 상기 베어링 플랫폼은 마크를 구비한 기판을 베어링하기 위한 것이고, 상기 플랫폼 프레임은 상기 베어링 플랫폼에 대해 대칭으로 설치된 2개의 측벽 및 2개의 상기 측벽을 연결하는 크로스 빔을 포함하며, 상기 크로스 빔에 제1 모션 가이드가 설치되고, 2개의 상기 측벽의 상부 엔드에 제2 모션 가이드가 설치되며, 상기 제1 모션 가이드와 상기 제2 모션 가이드는 동일한 수평면 내에 위치하는 베어링 모듈;
    제1 슬라이딩 블록 및 2개의 제2 슬라이딩 블록을 포함하되, 상기 제1 슬라이딩 블록은 상기 제1 모션 가이드에 설치되어 상기 제1 모션 가이드를 따라 X 방향에서 이동될 수 있고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록은 각각 2개의 상기 제2 모션 가이드에 설치되어 상기 제2 모션 가이드를 따라 Y 방향에서 이동될 수 있으며, 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록은 X 방향을 따라 배치되고, X 방향은 Y 방향에 수직되는 모션 모듈;
    상기 기판에 마크된 위치 정보를 획득하도록, 상기 제1 슬라이딩 블록에 고정되어 상기 제1 슬라이딩 블록에 따라 이동되는 광학 측정 모듈;
    상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 획득하기 위한 모션 위치 측정 모듈; 및
    상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 포즈 정보를 이용하여 상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보를 보정하는 보정 모듈을 포함하되,
    상기 제1 슬라이딩 블록의 포즈정보는 상기 제1 슬라이딩 블록의 X 방향에 따른 변위, Z 방향을 중심으로 한 회전 및 Y 방향을 중심으로 한 경사를 포함하며, 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈정보는 상기 제2 슬라이딩 블록의 Y 방향에 따른 변위, Z 방향을 중심으로 한 회전 및 X 방향을 중심으로 한 경사를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 광학 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모션 위치 측정 모듈은 제1 간섭계 측정 유닛 및 2개의 제2 간섭계 측정 유닛을 포함하되, 상기 제1 간섭계 측정 유닛은, 제1 슬라이딩 블록의 이동 방향을 따라 복수의 제1 측정 빔을 상기 제1 슬라이딩 블록으로 방출하기 위해 상기 제1 슬라이딩 블록의 이동 방향으로 설치되고, 상기 제1 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 측정하며, 2개의 상기 제2 간섭계 측정 유닛은, 제2 슬라이딩 블록의 이동 방향을 따라 복수의 제2 측정 빔을 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록으로 방출하기 위해 각각 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록의 이동 방향으로 설치되고, 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 광학 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 간섭계 측정 유닛은 적어도 하나의 상기 제2 슬라이딩 블록에 설치되어, 서로 평행되는 3개의 제1 측정 빔을 방출하고, 상기 광학 측정 장치는 상기 제1 슬라이딩 블록에 설치된 상기 3개의 제1 측정 빔에 대응되는 제1 반사 소자를 더 포함하되, 3개의 상기 제1 측정 빔은 각각 제1 빔(S1), 제2 빔(S2) 및 제3 빔(S3)이고, 상기 제1 빔(S1) 및 상기 제2 빔(S2)에 대응되는 제1 반사 소자의 반사면은, 상기 제1 슬라이딩 블록의 X 방향을 따른 변위 및 Z 방향을 중심으로 한 회전을 측정하기 위해 동일한 Y축에 위치하며, 상기 제3 빔(S3)은, 상기 제1 슬라이딩 블록의 Y 방향을 중심으로 한 경사를 측정하기 위해 상기 제1 빔(S1) 또는 상기 제2 빔(S2)에 대응되는 제1 반사 소자의 반사면과 동일한 Z축에 위치하되, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향과 모두 수직되는 것을 특징으로 하는 광학 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    2개의 상기 제2 간섭계 측정 유닛은 2개의 상기 제2 슬라이딩 블록과 각각 정렬되며, 서로 평행되는 2개의 상기 제2 측정 빔을 각각 방출하고, 상기 광학 측정 장치는 상기 제2 슬라이딩 블록에 설치되고 2개의 상기 제2 측정 빔에 대응되는 제2 반사 소자를 더 포함하되, 2개의 상기 제2 측정 빔은 각각 제4 빔(S4) 및 제5 빔(S5)이고, 2개의 상기 제4 빔(S4) 및 2개의 상기 제5 빔(S5)에 대응되는 제2 반사 소자의 반사면은, 상기 제2 슬라이딩 블록의 Y 방향을 따른 변위 및 Z 방향을 중심으로 한 회전을 측정하기 위해 동일한 X축에 위치하며, 각각의 상기 제2 간섭계 측정 유닛에 의해 방출된 상기 제4 빔(S4) 및 상기 제5 빔(S5)에 대응되는 제2 반사 소자의 반사면은, 상기 제2 슬라이딩 블록의 X 방향을 중심으로 한 경사를 측정하기 위해 모두 동일한 Z축에 위치하되, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향과 모두 수직되는 것을 특징으로 하는 광학 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학 측정 모듈은, 상기 기판의 마크가 위치 정밀 측정 유닛의 측정 시야 내에 위치하도록 상기 기판과 상기 베어링 모듈의 편차를 측정하는 위치 대략 측정 유닛; 상기 기판의 지정된 마크 사이의 위치 편차를 측정하기 위한 위치 정밀 측정 유닛; 및 상기 기판의 상면까지의 높이를 측정하기 위한 높이 측정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학 측정 장치는,
    상기 광학 측정 모듈과 상기 기판의 상면 사이의 거리를 조정하기 위한 높이 조정 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광학 측정 장치는,
    상기 베어링 모듈을 안착시키고 상기 플랫폼 프레임을 고정하기 위한 지지 베이스를 더 포함하되, 상기 지지 베이스 아래에 댐핑 모듈이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 광학 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광학 측정 장치는,
    내부에 상기 지지 베이스, 상기 베어링 모듈, 상기 모션 모듈, 상기 광학 측정 모듈, 상기 모션 위치 측정 모듈 및 상기 보정 모듈이 모두 위치하는 전체 기계 보호 프레임; 및
    상기 전체 기계 보호 프레임 내의 온도를 설정 범위 내에 있도록 하는 전체 기계 공기욕 항온 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 측정 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 광학 측정 장치를 이용한 광학 측정 방법으로서,
    베어링 모듈에 측정 마크를 구비한 기판을 제공하는 단계;
    상기 측정 마크가 광학 측정 모듈의 측정 시야 내에 위치하도록 제1 슬라이딩 블록 및/또는 제2 슬라이딩 블록을 이동시키는 단계;
    상기 광학 측정 모듈은 상기 측정 마크의 위치 정보를 획득하고, 모션 위치 측정 모듈은 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보를 동기적으로 획득하는 단계; 및
    보정 모듈이 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 포즈 정보에 따라 상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 위치 정보를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광학 측정 모듈에 의해 획득된 상기 위치 정보는, 측정 마크의 정밀 정렬 위치 정보(Xi_m, Yi_m)를 포함하고, 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 상기 제1 슬라이딩 블록의 포즈 정보는, 상기 제1 슬라이딩 블록의 X 방향을 따른 변위 Dli, Z 방향을 중심으로 한 회전 Rzxi 및 Y 방향을 중심으로 한 경사 Ryxi를 포함하며, 상기 모션 위치 측정 모듈에 의해 획득된 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보는, 상기 제2 슬라이딩 블록의 Y 방향을 따른 변위 D2i, Z 방향을 중심으로 한 회전 Rzyi 및 X 방향을 중심으로 한 경사 Rxyi를 포함하고, 상기 제1 슬라이딩 블록 및 상기 제2 슬라이딩 블록의 포즈 정보에 따라 하기와 같은 공식을 이용하여 상기 측정 마크의 위치 정보를 보정함으로써 보정 후의 위치 정보(Xi_f, Yi_f)를 얻되,
    Figure 112020033230018-pat00013

    상기 공식에서, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향과 모두 수직되고, i는 상기 측정 마크의 라벨이며, A는 X 방향의 평행 이동 보정 계수이고, B는 X 방향의 회전 보정 계수이며, C는 X 방향의 경사 보정 계수이고, D는 Y 방향의 평행 이동 보정 계수이며, E는 Y 방향의 회전 보정 계수이고, F는 Y 방향의 경사 보정 계수인 것을 특징으로 하는 광학 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 복수의 상기 측정 마크의 위치 정보를 측정하여 보정하고, 하기와 같은 공식에 따라 임의의 2개의 상기 측정 마크 사이의 위치 편차 Djk를 얻되,
    Figure 112020033230018-pat00014

    상기 공식에서, (Xj_f, Yj_f), (Xk_f, Yk_f)는 각각 2개의 상기 측정 마크(ij, ik)를 보정한 후의 위치 정보이고, (Xj, Yj) 및 (Xk, Yk)는 각각 기판에서 2개의 상기 측정 마크(ij, ik)의 공칭 위치 정보인 것을 특징으로 하는 광학 측정 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기판에 n개의 레지스터 마크가 더 설치되되, n은 1보다 크거나 같은 정수이고, 상기 광학 측정 모듈은, 위치 대략 측정 유닛, 위치 정밀 측정 유닛 및 높이 측정 유닛을 포함하며, 상기 측정 마크에 대해 측정하기 이전에, 상기 광학 측정 방법은,
    상기 레지스터 마크가 상기 위치 대략 측정 유닛 하부에 위치하도록 상기 제1 슬라이딩 블록 및/또는 상기 제2 슬라이딩 블록을 이동시켜, 상기 높이 측정 유닛의 상기 레지스터 마크까지의 높이값을 획득하는 단계;
    상기 레지스터 마크가 상기 위치 대략 측정 유닛의 최적 초점면에 위치하도록 상기 높이값에 따라 상기 레지스터 마크로부터 상기 광학 측정 모듈까지의 높이를 조정하는 단계;
    상기 위치 대략 측정 유닛이 상기 레지스터 마크의 대략적 정렬 위치 정보를 획득하기 위해 상기 레지스터 마크에 대해 정렬하는 단계; 및
    n개의 상기 레지스터 마크의 정렬이 완료될 때까지, 상기 단계를 반복하여, 각각의 상기 레지스터 마크의 대략적 정렬 위치 정보(Xn_c, Yn_c)를 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 상기 레지스터 마크의 대략적 정렬 위치 정보를 얻은 이후, 하기와 같은 공식에 따라 n개의 상기 대략적 정렬 위치 정보에 대해 피팅하고,
    Figure 112020033230018-pat00015

    또한, 피팅 결과에 따라 하기와 같은 공식을 이용하여 n개의 상기 레지스터 마크의 정밀 정렬 예상 위치 정보((Xn_e, Yn_e)를 얻되,
    Figure 112020033230018-pat00016

    상기 식에서, Tx_c 및 Ty_c는 각각 기판의 전체 X 방향 및 Y 방향의 평행 이동을 대략적으로 측정한 것이고; M_c는 기판의 전체 크기 조절 배율을 대략적으로 측정한 것이며; Rz_c는 기판의 전체 회전을 대략적으로 측정한 것이고; Res_xn_c 및 Res_yn_c는 각각 레지스터 마크의 X 방향 및 Y 방향에서의 피팅 위치 잔차를 대략적으로 측정한 것이며; Xn 및 Yn은 각각 기판에서 상기 레지스터 마크의 공칭 위치인 것을 특징으로 하는 광학 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    n개의 상기 레지스터 마크의 정밀 정렬 예상 위치 정보를 얻은 이후, 상기 광학 측정 방법은,
    상기 위치 정밀 측정 유닛이 n개의 상기 레지스터 마크의 정밀 정렬 위치 정보(Xn_f, Yn_f)를 순차적으로 획득하는 단계;
    하기와 같은 공식에 따라 n개의 상기 정밀 정렬 위치 정보에 대해 피팅하는 단계; 및
    Figure 112020033230018-pat00017

    피팅 결과에 따라 하기와 같은 공식을 이용하여 상기 측정 마크의 정밀 정렬 예상 위치 정보(Xi_e, Yi_e)를 얻는 단계를 더 포함하되,
    Figure 112020033230018-pat00018

    상기 식에서, Tx_f 및 Ty_f는 각각 기판의 전체 X 방향 및 Y 방향의 평행 이동을 정밀 측정한 것이고; M_f는 기판의 전체 크기 조절 배율을 정밀 측정한 것이며; Rz_f는 기판의 전체 회전을 정밀 측정한 것이고; Res_xn_f 및 Res_yn_f는 각각 레지스터 마크의 X 방향 및 Y 방향에서의 피팅 위치 잔차를 정밀 측정한 것이며; Xi 및 Yi는 각각 기판에서 상기 측정 마크(i)의 공칭 위치인 것을 특징으로 하는 광학 측정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위치 정밀 측정 유닛을 측정하기 이전에, 상기 레지스터 마크 또는 상기 측정 마크가 상기 위치 정밀 측정 유닛의 최적 초점면에 위치하도록, 상기 레지스터 마크 또는 상기 측정 마크로부터 상기 광학 측정 모듈까지의 높이를 조정하는 것을 특징으로 하는 광학 측정 방법.
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